چرا "عدم" قطعیت؟!

[Haj_Amoo]

براساس عدم قطعیت اگر چند فوتون به سطحی برخورد کنن علتی وجود نداره که با قطعیت مشخص کنه کدوم فوتون‏ها جذب سطح می‏شن و کدوم‏‏ها بازتاب داده خواهند شد! و این خصوصیت عدم‏قطعیتی نه به خاطر نقص لوازم اندازه‏گیری یا کامل نبودن دانش ما از طبیعت، بلکه بخاطر سرشت خود ذرات هست!

چرا؟!! هایزنبرگ چه دلیلی ارائه داده که براساس اون علت نداشتن در ذات ذرات هست؟!
تا اونجا که من می‏دونم گسترش علم فقط از طریق دنبال کردن زنجیره‏ای از علت و معلول ها اتفاق افتاده! حالا مکانیک کوآنتوم میگه فلان معلول علتی نداره و نباید دنبال علت گشت! چرا نباید دنبال علت گشت؟؟!

[amin666]

ببینید مکانیک کوانتومی از اونجایی شروع شد که دانشمندا نتونستند اینده حرکت ذره رو پیش بینی کنند.اگه می تونستند که مکانیک نیوتونی این کار رو انجام می داد!شما با مکانیک یا بهتر دینامیک نیوتونی می تنید بگید در فلان زمان فلان متحرک کجاست.ولی در اتم اینطور نبود.یعنی مکانیک کلاسیک جواب نداد و نتونستند بگن در فلان زمان الکترون کجاست.عدم قطعیت یک اصل کلیه و مختص فوتون و ... نیست.ولی چون ابعاد اتم فوق العاده کوچک هست این اصل در اتم خودش رو نشون می ده.ساده ترین نوعش اینه که شما با ازمایش می خواید مکان یک الکترون رو داخل اتم پیدا کنید.مجبورید یک فوتون بتابونید به اون الکترون.اینحاست که همون فوتون اندازه حرکت الکترون رو تغییر می ده و اندازه حرکت خودش هم احتمالا عوض می شه
به خاطر همین عدم قطعیت در اندازه حرکت و مکان بوجود میاد.ما یا باید به مکان فکر کنیم که اندازه حرکت با خظا می شه یا اندازه حرکت رو دقتش رو زیاد کنیم که باز دقت در مکان کم می شه

[Haj_Amoo]

مکانیک کلاسیک جواب نداد و نتونستند بگن در فلان زمان الکترون کجاست.

اگر ما علت رخدادی رو نمی‏دونیم که نباید بگیم دلیلی نداره!!

ساده ترین نوعش اینه که شما با ازمایش می خواید مکان یک الکترون رو داخل اتم پیدا کنید.مجبورید یک فوتون بتابونید به اون الکترون.اینحاست که همون فوتون اندازه حرکت الکترون رو تغییر می ده و اندازه حرکت خودش هم احتمالا عوض می شه

[تا اونجایی که من می‏دونم] مکان الکترون در فضای اتم مشخص نیست! تشبیه خوبی نیست ولی میشه فرض کرد الکترون در فضای اتم حل هست و یه جای مشخص نداره!! وقتی فوتون به الکترون پرتاب میشه تا شناسایی شه، الکترون یه مکان (هرچند نسبی نه دقیق) به خودش می‏گیره! عدم‏قطعیت و مکانیک کوآنتوم میگه محل این مکان مشخص نیست و تابع نظمی نیست و علتی جز احتمال نداره! چرا؟!
===
شما رو همون مثال پست قبلی من توضیح بدین که چرا بازتاب یه فوتون یا هر ذره‏ی دیگه نباید دلیل داشته باشه!

[amin666]

من باز متوجه این جمله نمی شم!یعنی چی بازتاب فوتون دلیل نداره؟
ببینید اونطور که چند ماه پیش خوندم اگه درست یادم باشه این ازمایش تعیین مکان الکترون با تابش فوتون یک ازمایش ذهنی بود که خود ورنر هایزنبرگ درست کرد و گفت ما اگه یک فوتون بتابونیم به الکترون دو حالت داره:یا باید فوتون با فرکانس بالا بفرستیم که انر÷یش زیاده و مامنتومش زیاده و رو اندازه حرکت الکترون هم تاثیر می گذاره.اگه این کار رو بکنیم دیگه مکان الکترون دقیق بدست نمیاد.چون اندازه حرکت رو دقیق داریم.حالا اگه فرکانس فوتون کم باشه مکان الکترون دقیق معلوم می شه.ولی خود فوتون با انحراف زیاد به ما می رسه.چون فرکانسش کمه.البته باز این یک زمایشه.یک اصل به این مهمه نمی تونه تابع وسایل ازمایشی باشه.این یک اصله و اگه فوتون هم نباشه باز این اصل برقراره.حالا از کجا اومده بیشتر ریاضیه.فیزیکش رو خودمم دقیق نمی دونم.کلا کوانتوم همش ریاضیه و اصلا پایه کوانتوم ریاضیه.از اول تعریفش با سری فوریه و ... شروع می شه.تازه من یه جا خوندم خود هایزنبرگ بعدا فهمید که اگه کوموتاتور دو عملگر صفر نشه یعنی به عبارتی دو عملگر(مثل اندازه حرکت و x)جابجا نشن این یعنی همون اصل عدم قطعیت.یه کم پیچیده است این عدم قطعیت.توضیحش سخته!

[Haj_Amoo]

یعنی چی بازتاب فوتون دلیل نداره؟

خب همین که نمیشه مشخص کرد کدوم فوتون بازتاب داده میشه و فقط میشه احتمال یه رخداد را محاسبه کرد یعنی دلیلی نداره!

ببینید اونطور که چند ماه پیش خوندم اگه درست یادم باشه این ازمایش تعیین مکان الکترون با تابش فوتون یک ازمایش ذهنی بود که خود ورنر هایزنبرگ درست کرد و گفت ما اگه یک فوتون بتابونیم به الکترون دو حالت داره:یا باید فوتون با فرکانس بالا بفرستیم که انر÷یش زیاده و مامنتومش زیاده و رو اندازه حرکت الکترون هم تاثیر می گذاره.اگه این کار رو بکنیم دیگه مکان الکترون دقیق بدست نمیاد.چون اندازه حرکت رو دقیق داریم.حالا اگه فرکانس فوتون کم باشه مکان الکترون دقیق معلوم می شه.ولی خود فوتون با انحراف زیاد به ما می رسه.چون فرکانسش کمه.البته باز این یک زمایشه.یک اصل به این مهمه نمی تونه تابع وسایل ازمایشی باشه.این یک اصله و اگه فوتون هم نباشه باز این اصل برقراره.حالا از کجا اومده بیشتر ریاضیه.فیزیکش رو خودمم دقیق نمی دونم.کلا کوانتوم همش ریاضیه و اصلا پایه کوانتوم ریاضیه.از اول تعریفش با سری فوریه و ... شروع می شه.تازه من یه جا خوندم خود هایزنبرگ بعدا فهمید که اگه کوموتاتور دو عملگر صفر نشه یعنی به عبارتی دو عملگر(مثل اندازه حرکت و x)جابجا نشن این یعنی همون اصل عدم قطعیت.یه کم پیچیده است این عدم قطعیت.توضیحش سخته!

اگه درک علت این بی علتی راهی جز ریاضیات نداره، من به ناچار تسلیم‏ام!!

[zahedy2006]

کلیت عدم قطعیت چنین تصویری داره
ابتدا مکانیک کوانتومی را به صورت ماتریسی بیان کردند بعد از توی مکانیک ماتریسی یه قانون در اومد که همون عدم قطعیت است و اثبات ریاضی داره
هر عدم قطعیتی هم یک نمود تو دنیای فیزیکی داره

براساس عدم قطعیت اگر چند فوتون به سطحی برخورد کنن علتی وجود نداره که با قطعیت مشخص کنه کدوم فوتون‏ها جذب سطح می‏شن و کدوم‏‏ها بازتاب داده خواهند شد! و این خصوصیت عدم‏قطعیتی نه به خاطر نقص لوازم اندازه‏گیری یا کامل نبودن دانش ما از طبیعت، بلکه بخاطر سرشت خود ذرات هست!

الان نمی دونم ولی فکر کنم یه مدل اسکترینگ اینجا دخیل باشه
اما
کلا تو مکانیک کوانتومی که از اون به مکانیک موجی یاد میشه به هر ذره یه موج متصل می کنند یعنی من هم که اینجا نشسته ام دارم موج می زنم اما خیلی جایگزیده است و احساس نمیشه و هر چی شی ای کوچکتر می گردد این موج زدن بیشتر محسوس هست. یک تست هم داریم که کجا میشه ذره را موج و کجا میشه ذره در نظر گرفت
حالا
فوتون و الکترون و ... رفتار موجی دارند نمونه بارزش هم میکروسکوپ الکترونی که الکترون ها با سرعت مثل موج می مانند و رفتار نور از خودشان نشان می دهند
وقتی ریاضیات موجی را می نویسید متوجه می شوید فرقی نمی کنه کدوم ذره تابیده شده و کدوم ذره بازتابیده. یعنی اصلا راهی برای تشخیصش وجود نداره
برای همین تو پدیده اسکترینگ که یک دسته الکترون را به دسته الکترون ثابت می تابانند تو الکترون های منحرف شده هر دو نوع الکترون ثابت و تابیده شده وجود داره
اینجا هم - بر خلاف مکانیک نیوتونی - ما نمی توانیم به هر ذره برچسب بزنیم که این فلان ذره است یعنی پس از اندرکنش هم نمی توانیم بگوییم این ذره فلان ذره قبل از آزمایش هست یا نیست

اگر ما علت رخدادی رو نمی‏دونیم که نباید بگیم دلیلی نداره!!

علتش رو می دونیم و می دونیم که نمی تونیم ذره را برچسب بزنیم

خب همین که نمیشه مشخص کرد کدوم فوتون بازتاب داده میشه و فقط میشه احتمال یه رخداد را محاسبه کرد یعنی دلیلی نداره!

نمیشه چون شما نمی تونید فوتون رو دنبال کنید

در مکانیک کوانتومی در اندازه گیری احتمال داریم ...

اگه درک علت این بی علتی راهی جز ریاضیات نداره، من به ناچار تسلیم‏ام!!

بعضی چیزها دلیل ریاضی داره و بدیهی نیست که ما فکر کنیم و بهش برسیم و بعد فرمول بندی کنیم اما میشه توجیهش کرد

مثال شما - فکر کنم - عدم قطعیت نیست و عدم تشخیص نوع ذره باشه

[amin666]

خب همین که نمیشه مشخص کرد کدوم فوتون بازتاب داده میشه و فقط میشه احتمال یه رخداد را محاسبه کرد یعنی دلیلی نداره!]ا

اصلا بحث چند فوتون و اینکه کدوم فوتون بازتاب می شه نیست.شما اصلا یک فوتون بفرست.همون هم شامل دو حالتیه که گفتم.(فرکانس بالا یا پایین).اصل عدم قطعیت در تعیین مکان مثلا یک تریلر 18 چرخ هم هست!ولی خب اگه حساب نکنیم این اختلاف رو خیلی سنگین تره!مثلا بگید فاصله فلان چیز از شما 18 مترو .00000000001 سانتی متره!خب نگیم بهتره دیگه.ولی تو اتم فرق داره.چون ابعاد اتم در حد انگستروم هست و خودش در حد همین اختلافه و ما نمی تونیم به این سادگی چشم پوشی کنیم ازش.اصلا از فرمول مشخصه.عدم قطعیت اندازه حرکت در مکان بزرگتر از مضربی از ثابت پلانک.ثابت پلانک فوق العاده کوچکه و فقط در ابعاد اتمی که خیلی کوچکه مهم می شه.اگه ثابت پلانک بزرگتر بود اونوقت در پدیده های عادی هم ظاهر می شد عدم قطعیت
یه مثال ساده دیگه.شما الان وایستادید منم در 100 متری شما هستم و مثلا درم راه می رم یا حتی ساکنم.شما مکان من رو می بینید با چشمتون(اینجا هم در واقع فوتون خورده به من و بر گشته و شما می بینید من رو)خب مثلا اگه من دارم حرکت می کنم شما اون لحظه ای که من رو دیدید و مکان من رو فهمیدید در واقع صد در صد دقیق نیست.چون نور یا همون فوتون که با سرعت c حرکت می کنه یه مدت زمان خیلی کوتاهی طول می کشه که به من برخورد کنه و به شما برسه.تو این مدت من هم یک مقدار جزیی حرکت کردم!هر چند خیلی ناچیزه.ولی در اتم مهمه واسه ما
در مورد کوانتوم هم همونطور که جناب زاهدی عزیز گفت ما کلا ذره رو با بسته موج مشخص می کنیم.بسته موج هم با سری فوریه(یعنی تعداد زیادی موج که با هم بر همنهی کردند)تعیین می شه.خلاصه ما تو کوانتوم ذره نداریم دیگه.چون الکترون در اتم خاصیت موجیش غالبه.نه ذره ایش.این بسته موج(که نشانگر مثلا الکترونه)یک پهنایی داره.یعنی همون احتمال.یعنی باز ما می گیم بسته موج در یک دلتای x ای قرار داره که هرچی دامنه این بسته بیشتر باشه ذره در اونجا جایگزیده تره.یعنی احتمالش بیشتره .بعد چون تابع موج فقط یک مفهوم ریاضیه(تابع مختلط)ما به خاطر اینکه یک تعبیر فیزیکی داشته باشیم ثابت می کنیم که اندازه این تابع به توان دو احتمال حضور ذره است.وگرنه تابع موج خالی معنی نمی ده اصلا.شما اصلا کتاب گازیرویچ که رفرنس کوانتوم مبتدی هست رو ورق بزنید می بینید همش رباضیه.حتی زحمت نکشیده دو خط توضیح بده اینا یعنی چی!کاملا حس می کنید با یک کتاب ریاضی مواجهید.متاسفانه درک مبانی ک.انتوم هم فوق العاده سنگینه و وقت گیر.مگه ادم علاقه داشته باشه یا کسی بهش بگه.وگرنه با این تعاریف ریاضی و ... خیلی سخته ادم درک فیزیکی پیدا کنه راجع به کوانتوم

[Haj_Amoo]

یک فوتون بفرست.

خدا خیرت بده! حواس‏ام نبود مثالم رو ساده تر کنم!
===

وقتی ریاضیات موجی را می نویسید متوجه می شوید فرقی نمی کنه کدوم ذره تابیده شده و کدوم ذره بازتابیده. یعنی اصلا راهی برای تشخیصش وجود نداره
برای همین تو پدیده اسکترینگ که یک دسته الکترون را به دسته الکترون ثابت می تابانند تو الکترون های منحرف شده هر دو نوع الکترون ثابت و تابیده شده وجود داره
اینجا هم - بر خلاف مکانیک نیوتونی - ما نمی توانیم به هر ذره برچسب بزنیم که این فلان ذره است یعنی پس از اندرکنش هم نمی توانیم بگوییم این ذره فلان ذره قبل از آزمایش هست یا نیست

شما توی مثال من چند تا فوتون رو با یه فوتون جابه‏جا کن! این ایراد شما فکر کنم حل بشه! این بار رو هم توضیح بدین! (بی‏زحمت!)

شما اصلا یک فوتون بفرست.همون هم شامل دو حالتیه که گفتم.(فرکانس بالا یا پایین).

من متوجه نیستم! شما به این سوال پاسخ بدین ببینم مشکل از کجاست!!
مکانیک کوآنتوم به این سوال چه پاسخی میده: اگه ذره‏ای به آینه برخورد کنه، دو حالت ممکنه براش پیش بیاد: یا انرژی‏اش رو به آینه میده یا بازتاب داده میشه. علتی وجود داره که نشون بده کدوم یک از این دوحال رخ خواهد داد یا به تعبیر دیگه‏ای اگه یکی از این دو حالت رخ داد دلیل‏اش چی بود؟!

[Soheil-Green]

اگه یکی از این دو حالت رخ داد دلیل‏اش چی بود؟!

سوال شما مثل این میمونه که بگید "اگه سکه رو بندازیم هوا یا شیر میاد یا خط. اگه هر کدوم اومد علتش چیه؟!"

[Haj_Amoo]

سوال شما مثل این میمونه که بگید "اگه سکه رو بندازیم هوا یا شیر میاد یا خط. اگه هر کدوم اومد علتش چیه؟!"

سوال رو با سوال جواب می‏دید؟!!!

فیزیک (دیگر علوم) نتیجه‏ی دنبال کردن یک رشته‏ی علت و معلولی هستن به این ترتیب که وقتی معلولی اتفاق افتاد (مثلا سکه شیر اومد!) به دنبال جواب این سوال باشن که چرا (یا چگونه؟!) سکه‏ای که ما به هوا فرستادیم شیر اومد و خط نشد؟!! ( البته این باب مثال بود! )
سوال من در این مورد به‏خصوص این هست که چرا باید در جایی این روند علت و معلول توسط مکانیک کوآنتوم قطع بشه؟!

توضیح تکمیلی درباره‏ی سوال شما: تحت تاثیر نیرویی که دست شما بر قسمتی از سکه وارد می‏کنه شیر یا خط اومدن سکه متفاوت خواهد بود! هرچند نیرو‏هایی مولکول‏های هوا به سکه وارد می‏کنن هم تاثیرگذار هستن ولی به مقدار جزئی!
به همین خاطر هم هست اگر شما چندین بار با نیروی یکسانی به قسمت یکسانی از سکه‏ای نیرو وارد کنید و اون رو به هوا پرتاب کنید (یا به تعبیر دیگه تحت شرایط یکسانی سکه به هوا پرتاب بشه!) در تمام موارد یک روی سکه به زمین خواهد اومد!!!